電流変圧器の故障分析と診断
変電所には多くの電流変換器があり、これらはシステムの正常な動作を確保するための重要な設備です。電流変換器に故障が発生すると、回路遮断器がトリップし、さらには停電イベントに発展する可能性があり、これは電力網の安全かつ安定した動作に悪影響を及ぼします。66 kVの変電所で主変圧器の低圧側の電流変換器の故障により主変圧器差動保護が動作した事例を取り上げ、現場調査、試験レビュー、分解研究を通じて、故障の原因を分析診断し、同種の故障を防ぐための提言を行います。
1 故障解析と診断
1.1 現場の基本状況
2020年9月、運用中の66 kV変電所のバックグラウンドコンピュータが警報を発し、第2主変圧器の第2組縦差動保護が動作したことを示しました。第2主変圧器の高圧側と低圧側の回路遮断器がトリップし、セクション自動再閉装置が動作し、無負荷でセクション回路遮断器が閉鎖されました。現場に到着した変電所運転保守担当者はすべての関連機器を点検し、異常な外観、異物の付着、焦げ臭い、放電の兆候は見られませんでした。その後、変電所メンテナンス担当者が点検したところ、第2主変圧器の第1組保護では差動電流は検出されず、バックアップ保護のみが起動しましたが、起動後も遅延設定値には達しませんでした。一方、第2組保護では差動電流が検出され、主変圧器の両側の回路遮断器がトリップしました。
1.2 故障原因の分析
保護装置の設定値は表1、主変圧器の低圧側の電流変換器のパラメータは表2に示されています。点検の結果、設定値は正しいものであり、サンプリング精度試験、比率制動試験、差動試験、二次高調波制動試験の結果も良好でした。主変圧器の低圧側の電流変換器の二次側配線を確認し、端子の外部接続方法は正しいことが確認されました。
差動保護データおよび波形の分析から、第2組の低圧側電流変換器のA相に分流が存在することが明らかになりました。これを確認するために、一次側のA/B相に30 Aを印加しました。第1組では正しい値（A: 0.100 A、B: 0.099 A）が表示されましたが、第2組ではB相が0.098 AでA相が0.049 Aとなり、A相の故障が確認されました。
二次側1S1-1S2に〜5 Aを印加すると、第2組に小さな電流が流れました。直接第1組に印加すると、第2組には電流が流れず、二次側配線が正しいことが確認されました。変圧器の耐電圧試験および部分放電試験は基準を満たしていました。A相の外部配線を取り外して相間絶縁試験を行うと、1S2と2S1間に0Ωの抵抗値が測定され、完全な絶縁破壊が確認されました。
この絶縁破壊により、第2組のA相に分流が生じ、測定誤差が発生しました。保護動作前の測定では、第1組が8.021 A、第2組が4.171 Aを測定し、実際の誤差は3.850 Aでした。これを換算すると、3.217 Aの差動電流（設定値を超える）が生成され、保護が動作しました。
1.3 故障診断
故障した電流変換器を分解し、内部構造と製造過程を観察した結果、根本的な原因が明らかになりました：製造時に、エナメル線リード（エナメル除去量が多い）が二次端子にハンダ付けされます。絶縁チューブを使用していますが、手作業とスペースの制約により、二次リード間の絶縁クリアランスが不足しています。長期間の電流暴露により、二次巻線の絶縁が劣化し、巻線間の絶縁破壊が発生し、故障が引き起こされます。
2 故障対処
同一区画内のB相とC相の電流変換器を点検しました。設置および配線が正確であり、再実施された引き渡し試験に合格したため、これらの電流変換器は維持されました。緊急に入手した電流変換器（同じ仕様、異なるロット）を試験に合格後に設置し、変電所の正常な運転が復旧しました（現在まで安定しています）。
3 提言および予防措置
この故障に基づいて：
製造業者は生産プロセス管理を強化し（例えば、リードや金型フィッティング工程の再検査）、厳格な品質チェックを実施する必要があります。
工場検査時にコイル間耐電圧試験の電圧レベルを引き上げる。
運転保守部門は積極的なメンテナンスを計画し、スペアパーツを在庫し、同一批の電流変換器を徹底的に点検し、故障したものを迅速に交換する。
